232012 KONKUK TECH in BIO

발명자 정보

연구책임자성 명 백 현 동 소 속 축산식품생물공학 전공

연락처 연구실: 02-2049-6011 Email: hdpaik@konkuk.ac.kr

담당연구원성 명 이 장 현 소 속 축산식품생물공학 전공

연락처 연구실: 02-2049-6011 Email: zion80@naver.com

기술개요

인플루엔자 바이러스는 급성 호흡기 질환을 일으키는 전염성이 매우 강한 바이러스로 심각한 호흡기 증상을 유발하는 바이러스 ⊙

중 하나이며, 매년 새로운 항원 변이주가 출현한다. 특히 인플루엔자 바이러스 중 최근까지 문제가 되고 있는 조류 인플루엔자

바이러스는 대변이가 일어나 닭, 칠면조, 오리 및 야생조류 등 여러 종류의 조류를 감염시키며 빠른 전파로 인해 닭이 감염되면

80% 이상이 폐사함으로 전 세계적으로 양계산업에 가장 큰 피해와 위협을 주는 바이러스 질환이다. 그리고 파급효과는 양계산

업에만 한정되어 있지 않고 인체에 대한 감염으로 인하여 사람에게 질병을 일으키는 것으로 보고되고 있다. 높은 전염성과 치사

율을 보이는 고병원성 조류인플루엔자 바이러스 H5N1에 대한 천연 식물소재인 선복화의 항바이러스 활성을 확인하였다. 신규성

이 뛰어난 결과로서 신약, 건강기능식품 및 사료첨가제로서 활용할 수 있는 유용한 기술이다.

기술의 우수성(종래기술과의 차별성)

종래부터 인플루엔자 바이러스를 치료하기 위해서 아만타딘(Amatadine), 리만타딘(Rimatadine), 자나미비르(Zanamivir), 오셀타미비르(Osel- ⊙

tamivir) 등 4가지 물질이 FDA으로부터 승인받아 사용되고 있다. 그러나 바이러스 증식에 필수적인 세포막 단백질인 M2 단백질의 이온 채널을

차단하여 바이러스의 탈 외피(uncoating)를 방해함으로써 항바이러스 작용을 하는 M2 억제제인 아만타딘, 리만타딘은 인플루엔자 바이러스 A

형에만 효과가 있으며 40년 동안 사용되는 동안 내성을 가진 바이러스가 발생되고 신경계 및 위장에 심각한 부작용이 나타나는 것으로 보고되

고 있다. 1999년 이후에는 바이러스의 증식에 중요한 역할을 하고 내성 발생빈도가 적으며, A형 및 B형 인플루엔자 바이러스 모두에 안정적으

로 존재하는 뉴라미니데이즈의 저해제인 자나미비르, 오셀타미비르와 같은 신약에 의한 바이러스 감염 치료에 대한 보고되고 있다. 그러나 자

나미비르의 경우에는 높은 항바이러스 효과를 가지고 있지만 낮은 생체 이용율과 빠른 신장에서의 배출이라는 단점을 가지고 있으며, 오셀타

미비르는 심각한 구토 증세가 나타나는 부작용이 있다. 따라서, 항바이러스 효과가 뛰어나고, 안전성이 우수한 새로운 인플루엔자 바이러스제

의 개발 필요성이 증가하고 있다.

선복화는 고병원성 조류인플루엔자 바이러스 H5N1에 대해 억제능을 가지고 있으며, 식품공전에 ‘식품의 제한적 사용 원료’로서 등재되어 ⊙

있어 안전성이 매우 우수하여 신약을 개발하는데 있어 장점이 있으며, 기능성 사료첨가제 뿐만 아니라 기능성 식품 개발에 있어서 산업적 유용

성이 매우 크다.

국내외 시장성 및 기술동향

항바이러스제 시장성

GBI Research(영국)의 보고서에 따르면 2017년까지 항바이러스제의 시장 규모는 $30.1 billion으로 성장할 것으로 예상되며, BCC Research사(미국)가 발 ⊙

행한 보고서에 따르면, 세계의 인플루엔자에 대한 대처에 사용되는 제품 시장은 2014년까지 $6.3 billion으로 성장하고, 치료제 시장은 $1.9 billion으로 성장

할 것으로 예상하고 있다. 2009년 신종플루의 전 세계적인 대유행의 영향으로 Tamiflu는 $3.1 billion을, Relenza는 $1.1 billion의 매출을 달성하였다. 한편

신속한 승인, 저가의 빈국에 공급 및 수요를 충족시키기 위한 전 세계 규모의 스케일 업이 논의되고 있다. 그 증가된 매출은 고위험군 환자들에 대한 높은 수

요에 기인하며 Tamiflu 및 Relenza 모두에 약재 내성균의 출현에 따른 influenza 바이러스에 대한 새로운 작용 모드를 가지는 신약의 개발이 시급하다.

가축 질병에 대한 시장성

최근 국내에서는 조류독감 및 구제역의 확산으로 동물 질병에 의한 경제적 손실이 발생하고 있으며, 이에 연계되는 관련 산업의 간접적 피해가 향 ⊙

후 지속될 우려되고 있다. 국내 동물약품 내수시장 규모는 2011년 5,800억원, 수출액은 약 1,000억원으로 추정하고 있으며, 현재 조류인플루

선복화 추출물을 함유하는 고병원성 조류인플루엔자 H5N1 감염 예방 및 치료용 조성물A Composition Containing Extracts of Inula japonica Thunberg for Preventing and Treating Infection with Highly Pathogenic Avian Influenza Virus H5N1

기술.8

2012 KONKUK TECH in BIO

24 건국대학교 바이오 분야 우수기술 설명회 및 기술이전 상담회

루엔자 및 구제역 발생으로 내수시장의 위축은 존재하나, 2011년 7월 이후 사료에 첨가하는 성장촉진용 항생제 사용이 금지됨에 따라 항생제 대 ⊙

체 소재의 시장규모가 지속적으로 커질 것으로 예상된다. 최근 특허 등록된 가축질병 치료용 신소재 중에서 천연물질이 차지하는 비중이 높으며,

신청 기술에서 나온 AI 억제제는 사료첨가제 그리고 동물약품으로 상용화되면 그 시장규모가 국내·외로 확대가 예상된다. Regulations Trends &

Global Forecasts의 보고에 의하면 세계 가축사료첨가제 시장의 규모는 지속적으로 증가되어 왔으며, 2011-2016년 사이 평균 3.8%의 성장률을

보여 시장 규모는 18.7억 달러 규모로 성장할 것으로 예상되고 있다. 사료첨가제로서 항생제, 아미노산, 비타민, 효소 등이 이용되고 있으며, 이들

의 시장 규모는 지속적으로 성장 추세를 보이며, 2011-2016년까지 약 1.57-5.92% 정도의 성장 양상을 보일 것으로 기대되며, 아시아에서 유럽

시장이 차지하는 비중이 세계에서 가장 높으며 향후 육류에 대한 안정성 및 질적 향상의 요구에 의해 사료첨가제의 수요는 지속적으로 증가할 것

으로 기대하고 있다.

본 기술의 시장성 및 사업성

본 연구의 선복화 추출물의 경우에 H5N1 바이러스에 대한 억제능을 검증한 결과를 특허출원한 것으로 향후 in vivo 실험 등을 통하여 이 추출물의 ⊙

인플루엔자 바이러스에 대한 억제능 등을 검증하고, 이로부터 유효한 화합물들을 분리하여 그것을 lead compound로 하여서 개량된 화합물들의 개

량된 활성 등을 검증하고, 타겟 효소 등에 대한 기작 연구 등이 추가적으로 필요할 것으로 사료되나, 이러한 검증과정을 거쳐서 그 효과 등이 입증되

는 경우에 그 추출물의 경우에는 곧 바로 사료 첨가제 등으로 사용이 가능할 것으로 보이며, 추출물로부터 분리될 유효한 화합물의 경우에는 만약

그 화합물이 물질특허로 등록되면 다양한 의약이나 사료 또는 식품 분야에 적용될 수 있을 가능성이 있고, 특히 그 물질의 경우에 천연물 유래 물질

이어서 독성 등의 문제로부터 자유로울 가능성이 있어서, 시장성, 사업성 및 기술에 대한 이전 매력도는 클 것으로 기대된다.

응용가능분야

본 기술의 새로운 인플루엔자 바이러스 H5N1 치료제 후보물질들은 인간이나 동물들의 새로운 인플루엔자 바이러스 치료제로 의약품 또는 사 ⊙

료용 첨가제 등으로 적용이 가능하다.

개발상태

MDCK(Madin-Darby canine kidney) 세포를 고병원성 조류인플루엔자 바이러스 H5N1에 감염시켜 배양하였을 때, 48시간 후 바이러스의 역 ⊙

가는 27 HA unit으로 나타난 반면, 선복화의 메탄올 추출물을 처리하였을 경우 23 HA unit으로 4 log의 감소효과가 나타났다. 선복화의 고병원

성 조류인플루엔자에 대한 항바이러스 활성을 최초로 확인한 것으로 신규성이 뛰어난 결과이다.

지적재산권

특허출원번호: 10-2009-0065849 (2009.07.20) ⊙

관련사진

(그림 1) 선복화 메탄올 추출물 제조과정 (그림 2) 건조된 선복화

키워드

선복화, 금불화, 고병원성 조류인플루엔자 H5N1 ⊙

마케팅 희망기업( 잠재적 수요기업 등)

본 연구결과를 사료첨가제에 적용함으로써 (주)하림, (주)CJ제일제당 등의 사료업체 뿐만 아니라 식품 및 제약회사에서 기능성 식품소재 및 신 ⊙

약소재로서 활용할 수 있다.

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46 건국대학교 바이오 분야 우수기술 설명회 및 기술이전 상담회

생물공학 연구실

직 책 인 원 성 명(담당분야)

교 수 1 백 현 동

연구교수 및 Post Doc.

2이 나 경 (유용 프로바이오틱스 및 면역증강소재 개발)

이 장 현 (인플루엔자 및 항생제 내성균주 저해 소재 개발)

박 사 2문 선 희 (난백 유래 유용성분의 항암 기능성 규명)

이 경 아 (농산부산물 유래 유용 플라보노이드 이용 기술 개발)

석 사 10김지현, 한경준 , 정지은, 윤현주, 김소연

엄수진, 민근영, 이재훈, 이영환, 이용주

산학협력 희망분야

항인플루엔자 및 항균활성 소재 개발: 고병원성 및 저병원성 인플루엔자 바이러스에 대한 항바이러스 활성 및 항생제 내성균주에 대한 항균 활성을 갖 ⊙

는 소재를 발굴하여, 특허를 보유하고 있다.

Rg3 강화 유제품 개발: 인삼 유래 유용 사포닌인 Rg3의 전환율을 높이는 기술을 보유하고 있으며, 다양한 유제품에 적용하여, in vivo 상태에서의 기 ⊙

능성을 검증한 상태이다.

계란 유래 기능성 단백질: 난백 및 난황으로부터 유용 단백질을 생산하고, 항암 및 항산화 등의 기능성을 규명하고, 관련 기술에 대한 특허를 보유하고 ⊙

있으며, 향후 기능성 식품 소재로서 활용 계획을 가지고 있다.

농산부산물 유래 유용 플라보노이드: 다양한 농산부산물로부터 고부가가치 기능성 소재인 플라보노이드를 개발하고 있으며, 아임계수 추출 및 biocon- ⊙

version 기술을 이용하여 소재의 유용 활성을 최적화하고, 기능성 식품소재로서 개발 연구를 진행하고 있다.

대표연구분야

본 연구실은 프로바이오틱스, 유용 식물, 농산부산물 및 농축산 식품 소재로부터 우수한 생리활성 (항암, 항균, 항바이러스, 항산화, 면역증진 활 ⊙

성 등)을 갖는 소재를 발굴하고 있으며, 소재의 활성 및 생산 최적화 시스템을 개발하고, 생산된 유용 소재를 식품 및 사료 등에 적용함으로써 우

수한 식의약 소재로서의 유용성을 검증하는 연구를 수행하고 있다.

대표기술 개요 및 개발현황

Rg3 전환 기술 및 기능성 유제품 개발

다양한 생리활성을 지닌 인삼 유래 minor 사포닌 성분인 Rg3의 전환율을 ⊙

향상시키기 위해 최적 조건을 도출하였으며, Rg3의 다양한 기능성이 적용

된 우유 및 발효유를 개발하고 있다. 도출된 최적 조건에 의해 전환된 Rg3

의 항암활성 증진 효과를 검증하였으며, 이를 이용한 다양한 유제품의 개

발이 기대되고 있다.

계란 유래 유용 단백질의 기능성 검증

계란에서 분리 추출한 ovotransferrin과 ovotransferrin 가수분해물로부터 면연증강 및 항암 효과가 우수한 펩타이드의 생산을 최적화 ⊙

하고, 기능성을 동물실험을 통해 검증하고 있으며, 대량생산 시스템을 확립하여, 제품화 하고자 한다.

학 사 1983년 연세대학교 식품공학

석 사 1985년 연세대학교 식품생물공학

석 사 1992년 Iowa State Univ. 식품미생물 및 생물공학

박 사 1995년 Iowa State Univ. 식품미생물 및 생물공학

성 명 백 현 동

소 속 동물생명과학대학

Lab.8

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항인플루엔자 및 항균활성 소재 개발

고병원성 조류인플루엔자 바이러스 H5N1 및 인플루엔자 바이러스 H1N1에 대해 항바이러스 활성을 갖는 식물소재를 발굴하였으며, 유 ⊙

제품에 적용함으로써 기능성 소재로서의 유용성을 검증하였다. 또한, 항생제 내성균주인 methicillin-resistant Staphylococcus aureus와

식중독균인 Bacillus cereus에 대한 항균활성을 검증하였으며, 천연 항균제로서 개발을 진행 중이다.

고부가 식품소재 산업화 기술 개발

다양한 농산부산물로부터 항산화, 항균 및 면역증진 활성 소재인 flavonoid의 생산 기술을 개발하여 고부가 식품소재화를 위한 연구를 진 ⊙

행하고 있으며, 아임계수 추출 (subcritical water extraction), bioconversion 및 capsulation을 통해 기능성 식품 소재로서 이용하기 위

한 산업화 기술을 개발하고 있다.

개발 관련 시제품 사진

항인플루엔자 활성 유용 소재

동결건조된 Fe-free ovotransferrin

아임계수를 이용하여 생산된 다양한 농산부산물 추출물

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48 건국대학교 바이오 분야 우수기술 설명회 및 기술이전 상담회

특허

특허등록

미강으로부터 추출한 식이섬유 혼합물을 이용한 떡갈비 맛 육제품의 제조방법, 대한민국, 제 10-0905690호(2009) ⊙

김치에서 유래한 식이섬유를 포함하는 김치 맛 육포의 제조방법, 대한민국, 제 10-0941486호(2010) ⊙

농축유청단백질을 이용한 바실러스 폴리퍼멘티쿠스 SCD 배양배지 조성, 대한민국, 제 10-0963862호(2010) ⊙

바실러스 폴리퍼멘티쿠스 SCD로부터 유래된 단백질분해효소 및 이를 함유한 육류 연화제, 대한민국, 제 10-0972809호(2010) ⊙

반건조 소시지의 제조방법, 대한민국, 제 10-0983317(2010) ⊙

미강으로부터 추출한 식이섬유 및 단백질 혼합물을 첨가한 재구성 육포의 제조방법, 대한민국, 제 10-0983558호(2010) ⊙

7-O-부틸 나린제닌을 포함하는 메티실린 내성 포도상구균 감염 예방 및 치료용 약제학적 조성물, 대한민국, 제 10-1041588호(2011) ⊙

미강 추출 식이섬유를 첨가한 기능성 혈액 소시지 및 그 제조방법, 대한민국, 제 10-1061049호(2011) ⊙

병원성미생물에 대하여 항균활성을 나타내는 식물 또는 그 추출물을 유효성분으로 하는 항생용 조성물, 대한민국, 제 10-1106052호(2012) ⊙

연교추출물을 함유하는 고병원성 조류인플루엔자 H5N1 감염예방 및 치료용 조성물, 대한민국, 제 10-1135946호(2012) ⊙ 특허출원

축산물 유통단계 HACCP 관리방법, 대한민국, 제 10-2009-0035232호(2009) ⊙

헤스페레틴을 포함하는 헬리코박터 파일로리 감염 예방 및 치료용 약제학적 조성물, 대한민국, 제 10-2009-57701호(2009) ⊙

선복화 추출물을 함유하는 고병원성 조류인플루엔자 H5N1 감염예방 및 치료용 조성물, 대한민국, 제 10-2009-65849호(2009) ⊙

Lactococcus lactis NK34 유래의 박테리오신 및 이를 유효성분으로 하는 젖소 유방염 치료제, 대한민국, 제 10-2009-75672호(2009) ⊙

안지오텐신 전환효소 저해효과를 가지는 항고혈압 기능성 ovotranssferrin 가수분해물 및 그 제조방법, 대한민국, 제 10-2009-0097130호(2009) ⊙

유청 단백질의 Protamex 효소 가수분해물 및 그 제조방법, 대한민국, 제 10-2010-0009216호(2010) ⊙

신규 락토바실러스 살리바리우스 FC113 및 이를 이용한 프로바이오틱스, 대한민국, 10-2010-0087183호(2010) ⊙

양파껍질의 아임계수 추출물의 항균제 용도, 대한민국, 10-2010-0009387호(2010) ⊙

산업용 효소인 protamex를 이용한 유청단백질 가수분해물의 안지오텐신 전환 저해 효과, 대한민국, 제 10-2010-0009216호(2010) ⊙

진세노사이드 알비1의 효율적인 생물전환 방법 및 그 산물, 대한민국, 제 10-2010-0080515호(2010) ⊙

인플루엔자 바이러스 H1N1에 대한 항바이러스 활성을 가지는 약용식물 추출물, 대한민국, 10-2010-0107037호(2010) ⊙

H1N1 항바이러스 활성을 갖는 개자 종자 추출물, 이를 함유하는 제품 및 그의 추출방법, 대한민국, 10-2010-0113595호(2010) ⊙

A형 인플루엔자 바이러스 H1N1억제 활성을 갖는 Brassica juncea 종자의 아임계수 추출물을 함유한 무지방 우유, 대한민국, 제 10-2010- ⊙

0126564호(2010)

항균 활성을 가진 세신 추출물 및 이를 포함하는 항균 조성물, 대한민국, 제 10-2010-0113568호(2010) ⊙

부추로부터 분리된 신규 화합물 및 그 화합물의 항바이러스제로서의 용도, 대한민국, 제 10-2011-0019044호(2011) ⊙

검은 생강으로부터 분리된 신규 화합물 및 그 화합물의 항바이러스제로서의 용도, 대한민국, 제 10-2011-0019047호(2011) ⊙

계란 난백 ovotransferrin 가수분해물 및 그 항산화 기능성 의약품, 대한민국, 제 10-2011-0040420호(2011) ⊙

계란 난백 ovotransferrin의 분리정제방법과 항암 기능성 식품, 대한민국, 제 10-2011-0040421호(2011) ⊙

계란 난백 ovotransferrin 가수분해물의 제조방법과 이를 이용한 항산화 기능성 식품, 대한민국, 제 10-2011-0040418호(2011) ⊙

계란 난백 ovotransferrin의 분리정제방법과 항암 기능성 약제학 조성물, 대한민국, 제 10-2011-0040419호(2011) ⊙

아스퍼질러스 우사미 케이씨티씨 6954 균주가 생산하는 효소를 이용한 진세노사이드 알비1의 효율적인 전환방법 및 그 산물, 대한민국, 제 ⊙

10-2011-0130604호(2011)

Novel compound isolated from Kaempferia pandurata Roxb and use thereof as antiviral agent, PCT, PCT/KR2012/001152(2012) ⊙

Novel compound isolated from Allium tuberosum and use thereof as antiviral agent, PCT, PCT/KR2012/001153(2012) ⊙

연구 실적

과학기술/학술적 연구성과(단위 : 건)

전문학술지 논문게제 학술대회논문발표 지식재산권

기술이전국내논문 국외논문

국내 국제출원 등록

SCI 비SCI SCI 비SCI 국내 국외 국내 국외

32 4 20 - 56 20 41 2 13 - 4

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논문

Medium optimization for lacticin NK34 production by Lactococcus lactis NK34 against bovine mastitis pathogen. Milchwissenschaft-Milk ⊙

Sci. Int. 66: 68-71(2011).

Addition of garlic or onion before irradiation on lipid oxidation, volatiles and sensory characteristics of cooked ground beef. Meat Sci. 88: ⊙

286-291(2011).

Immunotoxicity activity of sesquiterpenoids from black galingale (Kaempferia parviflora Wall. Ex. Baker) against Aedes aegypti L.. Immunop- ⊙

harmacol. Immunotoxicol. 33: 380-383(2011).

Genome sequence of Lactobacillus salivarius GJ-24, a probiotic strain isolated from healthy adult intestine. J. Bacteriol. 193: 5021-5022(2011). ⊙

Antimicrobial effects of onion (Allium cepa L.) peel extracts produced via subcritical water extraction against Bacillus cereus strains as ⊙

compared with ethanolic and hot water extraction. Food Sci. Biotechnol. 20: 1101-1106(2011).

Physicochemical, microbial, and sensory evaluation of cook-chilled Korean traditional rice cake (Backseolgi) during storage via various ⊙

packaging methods. Food Sci. Biotechnol. 20: 1069-1074(2011).

Antimicrobial effects of natural flavonoids and a novel flavonoid, 7-O-butyl naringenin, on growth of meat-borne Staphylococcus aureus ⊙

strains. Korean J. Food Sci. Anim. Resour. 31: 413-419(2011).

Effect of garlic, onion, and their combination on the quality and sensory characteristics of irradiated raw ground beef. Meat Sci. 89: 202- ⊙

208(2011).

Comparison of mineral, hydroxy methyl furfural content and SDS-PAGE pattern of proteins in different honeys. Korean J. Food Sci. Anim. ⊙

Resour. 31: 241-249(2011).

Effects of liquid broth cultured with red koji on the rheological properies of white pan bread dough. Korean J. Food Sci. Technol. 4: 235-239(2011). ⊙

Antimicrobial and antioxidative effects of onion peel extracted by the subcritical water. Food Sci. Biotechnol. 20: 543-548(2011). ⊙

Antimicrobial effect of kaempferol on psychrotrophic Bacillus cereus strains outbreakable in dairy products. Korean J. Food Sci. Anim. Re- ⊙

sour. 31: 311-315(2011).

Genome sequence analysis of H5N1 influenza A virus isolated from a Vietnamese in 2007. J. Microbiol. 49: 274-279(2011). ⊙

Influence of nisin and selected meat additives on the antimicrobial effect of ovotransferrin against Listeria monocytogenes. Poult. Sci. 90: ⊙

2584-2591(2011).

Effect of anthocyanins on expression of matrix metalloproteinase-2 in naproxen-induced gastric ulcers. Br. J. Nutr. 106: 1792-1801.(2011) ⊙

Angiotensin-converting enzyme inhibitory effects of whey protein hydrolyzate prepared using Protamex. Milchwissenschaft-Milk Sci. Int. ⊙

66: 358-360(2011).

ACE-inhibitory effect and physicochemical characteristics of yogurt beverage fortified with whey protein hydrolysates. Korean J. Food Sci. ⊙

Anim. Resour. 31: 886-892(2011).

The changes of natural microflora in liver sausage with Kimchi powder during storages. Korean J. Food Sci. Anim. Resour. 31: 899-906(2011). ⊙

Characterization of bioactive peptides dericed by enzymatic hydrolysis of whey protein concerntrate. Milchwissenschaft-Milk Sci. Int. 67: ⊙

55-57(2012).

Eight weeks of conjugated linoleic acid supplementation has no effect on antioxidant status in healthy overweight/obese Korean individuals. ⊙

Eur. J. Nutr. 51: 135-141(2012).

보유 장비

Jar fermenter(5L) PCR ELISA reader 동결건조기

HPLC Cas chromatography 원신분리기 Clean bench